CN1847178A - 用于玻璃光学元件的成型模及玻璃光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

课题：提供利用精密加压，可高效生产制造具有优良光学性能的高精度玻璃光学元件的手段。解决手段：在成型面上有包覆膜的，用于玻璃光学元件的成型模。上述包覆膜含有作为第一成分的选自铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)和铼(Re)的至少一种，以及含有作为第二成分的选自锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)和锆(Zr)的至少一种。玻璃光学元件的制造方法的特征是：采用上述玻璃光学元件所用的成型模，把表面含有碳的玻璃成型坯料加压成型。

Description

用于玻璃光学元件的成型模及玻璃光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及用于光学透镜等玻璃光学元件的精密模压成型模，更详细来说，是涉及与成型坯料的离模性良好、有能抑制成型的光学元件表面上的光散射和形状缺陷的包覆膜的玻璃光学元件用成型模。本发明特别涉及有连续加压耐久性、生产效率高的成型模。本发明更进一步涉及使用上述成型模的玻璃光学元件的制造方法。

背景技术

光学透镜等光学元件广泛应用于数字照相机和带照相机的移动电话等光学器件。其中，在同时达到光学器件的透镜构造小型化和轻巧化方面，非球面的光学元件是起作用的。由于制造非球面光学元件时，以前是用在光学研磨法中不便于加工和批量生产的光学元件的制造方法，所以主要应用不必要对被成型面进行研磨等，而直接加压成型的方法。玻璃光学元件的加压成型，一般使用加工成所要求精度的形状的成型模，对成型坯料(例如把玻璃预成型为规定形状的玻璃成形状)在规定的温度下施加压力。这样，成型模的表面形状，就被复制在成型体的表面。

因为对光学元件面精度要求非常高，所以作为成型模的材料，要求在高温下对玻璃化学作用小；成型面具有不易受到擦伤等损伤的强度；由热冲击引起的耐破坏性能高；不易和玻璃发生熔合。为了提高这种成型模的耐化学反应性及耐损伤性，提出了，具有在超硬合金等高硬度母材的表面，覆盖贵金属脱模膜的成型面的成型模方案。

例如在特公平4-16415号公报(文献1)中，公开了把超硬合金作为母材，以在铱中至少含有铼和锇的一种以上的合金为主要成分的贵金属包覆膜。

在特公平4-81530号公报(文献2)中，公开了在成型模的加压面上包覆了以含有30wt％以上铼的铱—铼合金为主要成分的薄膜，或以含有40wt％以上锇的铱—锇合金为主要成分的薄膜的加压成型模。

在特开2003-73134号公报(文献3)中，公开了在表面上形成了含有选自铱、铼、锇、钯、铑、钌、金、铂、钨、钽中的一种以上金属的非晶形氢化碳包覆膜的模。而且，公开了在上述包覆膜和模主体之间设置由选自铝、硼、铬、铪、铌、钽、钛、钒、锆的一种以上金属、金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物或金属碳氮化物形成的中间层。

在特开2004-189565号公报(文献4)中，公开了具有含第一成分铬、镍或铬和镍合金中的任意一种，含第二成分铱的包覆层，或者作为第三成分，还含有由铂及铼或铂及铑的合金构成的包覆层的成型模。

在特公平6-88803号公报(文献5)中，公开了把碳化钨为主要成分的超硬合金作为母材，在其上形成了由10～70wt％铱、10～70wt％铼、20～50wt％碳构成的化合物为主要成分包覆膜的成型模。

发明要解决的课题

文献1～4中记载的成型模，因为有与玻璃化学反应性较低的优点，而另一方面与玻璃的密合性强，所以在加压成型后，为了缩短成型间歇时间，在较高温下使成形体脱模是困难的。而且，还有在连续加压过程中，玻璃成形体在成型模的成型面上粘得牢固，取不出来，或者一取出成形体就产生脱模膜剥落等问题。因此，在加压成型时，就不能防止从脱模膜的剥落部分产生玻璃和成型面的熔合，或者玻璃成型体产生裂纹。

另外，文献5中记载的脱模膜虽然显示出较高的耐氧化性、耐热性、耐碱性，但是在对软化点高的光学玻璃、含有反应性强的构成成分的光学玻璃(例如磷酸系列光学玻璃)、含有容易被还原的成分(W、Nb、Ti等)的高折射高分散光学玻璃构成的玻璃坯料进行加压成型时，模材和玻璃的界面上容易发生反应，化学反应的结果是玻璃在模表面有熔合，进而因其熔合物而产生成型体表面损伤的危险。因此，文献5中记载的成型模，对于高温下加压的玻璃材料，或者由反应性强的玻璃构成的玻璃材料加压是不适宜的。

发明内容

在这种状况下，本发明的目的是提供一种用于玻璃光学元件的成型模及玻璃光学元件的制造方法，即提供一种利用精密模压，能够高效制造具有良好的光学性能的高精度玻璃光学元件的手段。

本发明的上述目的，是通过下述手段达到的。

[1]用于玻璃光学元件的成型模，是在成型面上有包覆膜的用于玻璃光学元件的成型模，其特征是，所述包覆膜含有：

作为第一成分的选自铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)和铼(Re)中的至少一种，以及

作为第二成分的选自锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)和锆(Zr)中的至少一种。

[2]根据[1]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其中，上述包覆膜中第一成分的含量为40～99重量％的范围。

[3]根据[1]或[2]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其中，上述包覆膜中第二成分的含量为1～60重量％的范围。

[4]根据[1]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其中，上述成型模的模母材和包覆膜之间有第一中间层，第一中间层含有选自铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、锆(Zr)和钽(Ta)中的至少一种。

[5]根据[4]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其特征是，上述成型模的模母材和第一中间层之间有第二中间层，第二中间层含有选自铝(Al)、硼(B)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、钒(V)和锆(Zr)中的至少一种金属、上述金属的氮化物及/或碳化物、以及镍磷(Ni-P)中的至少一种。

[6]根据[5]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其特征是：上述第二中间层含有选自氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)、氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)和镍磷(Ni-P)中的至少一种。

[7]根据[1]中记载的用于玻璃光学元件的成型模，其特征是，上述成型模的模母材含有碳化钨或碳化硅。

[8]玻璃光学元件的制造方法，其特征是：使用[1]中记载的玻璃光学元件成型模，把表面有含碳膜的玻璃成型坯料加压成型。

[9]根据[8]中记载的玻璃光学元件的制造方法，其特征是：上述玻璃成型坯料是由含有合计量为20重量％以上的选自钛(Ti)、钨(W)、铌(Nb)和铋(Bi)中的至少一种的光学玻璃、含有20重量％以上磷酸盐的光学玻璃、或者含有5重量％以上氟的光学玻璃组成的。

本发明的优点是：本发明的用于玻璃光学元件的成型模，在其成型面上有不会剥落、耐久性强的包覆膜。使用本发明的玻璃光学元件用成型模，在成型的光学元件表面可以不产生熔合和裂纹等缺陷，可以连续多次加压，可以使生产效率、光学元件的精度(合格率)都维持在高水平。

而且，为了获得特定的光学性能，对具有反应性强的成分的光学玻璃，也能抑制其与成型模之间的熔合和因反应造成的表面损伤，而获得高的面精度。

附图说明

图1表示在成型面有包覆膜的成型模的断面示意图。

图2表示在成型面依次有第一中间层和包覆膜的成型模的断面示意图。

图3表示在成型面依次有第二中间层、第一中间层和包覆膜的成型模的断面示意图。

图4表示实施例36-45中的成型模及玻璃成型坯料的断面示意图。

图5表示在实施例中，用于加压成型试验的装置的概况图。

图6表示放射状伤痕的概况图。

具体实施方式

下面，就本发明进行更详细的说明。

[用于玻璃光学元件的成型模]

本发明的用于玻璃光学元件的成型模，是在成型面上有包覆膜的用于玻璃光学元件的成型模，其特征是，上述包覆膜含有：

作为第一成分的选自铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)和铼(Re)中的至少一种，以及

作为第二成分的选自锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)和锆(Zr)的至少一种。

本发明的成型模有含上述第一成分及第二成分的包覆膜。第一成分(下面也称为贵金属成分)可以赋与和玻璃的反应性极低的成型模较高的脱模性。进而，由于采用上述第二成分而使包覆膜和模母材的密合性显著增强。这样，即使连续多次进行加压成型，也可以大幅度降低由于包覆膜的剥落而使玻璃和模熔合，或者由此而造成的光学元件的破损等情况发生。

而且，上述包覆膜即使在反应性强的玻璃加压成型，或者在反应性强的高温下，也很难产生在界面的反应，可以抑制由于熔合和反应造成的表面损伤。即在玻璃光学元件的成型中，极为重要的耐氧化性优良，对于玻璃表现为非活性。并且，由于能够在高温下脱模，可以实现缩短间歇时间进行生产。

包覆膜

作为的第一成分(贵金属成分)，上述包覆膜含有选自铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)和铼(Re)中的至少一种。作为上述第一成分，还可以进一步含有金(Au)。

第一成分有增强玻璃成型坯料和包覆膜的脱模性的效果。但若过度导入，包覆膜和模母材及后述的中间层之间的密合性就变得不够充分，恐怕容易引起包覆膜剥落。另一方面，若第一成分的含量过少，则包覆膜和成型的光学元件容易熔合。根据以上的观点，上述包覆膜的第一成分的含量(含有多种的情况下，为它们的合计量)，优选40～99重量％，更优选45～95重量％。

上述包覆膜所含的第一成分，可以用下面的成分为示例。

(1)铱、铑

(2)铱、铼

(3)铱、锇

(4)铱、铂、铑

(5)铱、铼、铑

(6)铱、锇、铑

(7)铱、铂

(8)单独的铱

作为第一成分，上述包覆膜优选含铱的，更优选含单独的铱，或者铱和锇或铂的组合。

在第一成分中，优选把铱作为最多的成分使用，例如优选作为第一成分的50重量％以上。

上述包覆膜在含第一成分的同时，还含有选自锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)和锆(Zr)的至少一种的第二成分(下面，也称为过渡金属成分)。作为上述第二成分，还可以进一步含有铬(Cr)、钽(Ta)及/或镍(Ni)。

第二成分有增强包覆膜和模母材密合性的效果。即采用这些成分，在防止包覆膜剥落、玻璃和模的熔合方面起到了很大作用。为了使包覆膜和模母材有足够的密合性，第二成分的使用量(含有多种的情况下，为它们的合计量)，优选1重量％以上。另外，若使用过多的第二成分，由于这些成分直接引起与玻璃的反应，反而有变得易于熔合的危险，所以其使用量优选60重量％以下。包覆膜中的第二成分含量更优选5～55重量％的范围。

作为上述包覆膜所含的第二成分，可以用下面的成分为示例。

(1)单独的锰

(2)锰、铬

(3)锰、镍

(4)锰、钴

(5)锰、铬、镍

(6)锰、铬、钴

(7)锰、铬、钛

(8)锰、镍、钴

(9)锰、镍、钛

(10)锰、钴、钛

(11)锰、铬、镍、钛

(12)锰、铬、钴、钛

(13)锰、镍、钴、钛

作为第二成分，上述包覆膜优选含锰的，更优选(a)锰和铬或者镍，(b)锰、铬和镍的组合，或者(c)上述(a)或(b)中的任意一种与钴的组合。

上述包覆膜中的第一成分和第二成分的含量，最好确定在包覆膜与加压成型玻璃反应性、和不易剥落的兼容的范围内，优选第一成分含量比第二成分含量多的。

作为上述包覆膜优选的组成，可以列举下面作为示例。

(A)在包覆膜成分中，含有30～90重量％的铱，是第一成分。

(B)(A)在包覆膜成分中，含有合计量为5～40重量％的铂、铼、锇、铑的至少一种，是其它的第一成分。

(C)在包覆膜成分中，含有5～50重量％的锰，是第二成分。

(C)(D)在包覆膜成分中，含有合计量为5～40重量％的铬、镍、钴、钛的任意一种，是其它的第二成分。

上述包覆膜可以是上述第一成分和第二成分构成的合金膜，可以使用含有对应第一成分和第二成分形成的包覆膜组成比例的合金，用众所周知的成膜方法形成。成膜方法可举出，喷溅法、真空蒸镀法、离子镀法等。上述包覆膜的膜厚，例如可为10～3000nm，优选20～2000nm，更优选20～1000nm。通过调整成膜条件，可以形成理想膜厚的包覆膜。另外，对成膜前的成型面，可以实施镜面研磨等众所周知的表面处理。

中间层

为了加强模和包覆膜的密合性，本发明的成型模，在成型模的模母材和包覆膜之间可以有含选自铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、锆(Zr)和钽(Ta)中的至少一种的中间层(第一中间层)。作为第一中间层所含的成分，由于选择该第一中间层和其邻接部分的成分，例如构成模母材的成分和构成上述包覆膜的成分，都是容易反应的成分，而可以大幅度增强和模母材和包覆膜的密合性。由于有这个层，可以更有效抑制在高温下连续加压成型时包覆膜的剥落。

在第一中间层中最好含有与上述第二成分(过渡金属成分)的至少一种同样的成分。例如，当包覆膜中含有Mn时，使第一中间层中含有规定量的Mn是有效的。

另外，当第一中间层是直接在模母材上形成时，也可以根据模母材的组成选择第一中间层的成分。具体来说，第一中间层中的过渡金属成分，可以选择与模母材中所含的成分同样的成分。例如在模材料中采用Co和Ni等成分时(或作为杂质存在时)，最好使第一中间层中，含有Co和Ni。当模母材中采用和第一中间层同样的规定成分时，其含量优选对于模母材的主要成分，约为0.001～2重量％，在不妨碍模母材的强度、刚性的范围内。

本发明的成型模，在其成型模的模母材和第一中间层中，还可以有中间层(第二中间层)，该第二中间层含有选自铝(Al)、硼(B)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、钒(V)和锆(Zr)中的至少一种金属、上述金属的氮化物及/或碳化物、以及镍磷(Ni-P)中的至少一种。这个第二中间层增强了模母材的耐氧化性，可以显著增强与第一中间层的密合性。因此，包覆膜不会脱离模母材，在高温加压成型时，可更加延长包覆膜的寿命。

上述第二中间层也有作为模母材的防氧化膜的功能。在第二中间层中优选含有选自Al、B、Cr、Co、Cu、Ni、Ti、V、Nb、Zr或Ta中的任何一种的氮化物或碳化物、或者镍磷(Ni-P)中的至少一种。这种情况下，优选含有与第一中间层的成分共同成分的氮化物或碳化物或者镍磷的存在。这样，与第一中间层的密合性就更强，其结果能更进一步增强第一中间层及包覆膜与模母材的密合性。而且，上述的金属或金属氮化物、金属碳化物、镍磷，其本身的强度、硬度、耐氧化性强，适宜作为中间层。在本发明中，上述第二中间层特别优选含有选自氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)、氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)、和镍磷(Ni-P)中的至少一种。

上述第一中间层的膜厚，可以根据与模母材及包覆膜的密合性等，适当确定，例如可以为10～500nm，优选10～200nm。第一中间层能够切实以均匀的厚度在模母材的成型面或第二中间层上形成。第一中间层的成膜可以用喷溅法、真空蒸镀法等众所周知的方法。

另外，上述第二中间层的膜厚，可以根据与模母材及第一中间层的密合性等，适当确定，例如可以为20nm～2μm，优选300nm～1.5μm。第二中间层能够切实以均匀的厚度在模母材的成型面上形成。在形成第二中间层时，也可以用众所周知的成膜法，如可以采用离子镀法等。而对于Ni-P也可以利用电镀成膜，很简便。

模母材

本发明的成型模有耐热性，在高硬度的模母材上最好形成上述包覆膜，并根据需要形成中间层。模母材优选以致密而热传导性强的材料碳化钨(WC)为主要成分的超硬合金，或碳化硅(SiC)。尤其，超硬合金WC，虽然耐氧化性不如SiC，但具有加工性良好的特征。SiC虽然硬度非常高，加工性差，但具有耐氧化性良好、寿命长的特征。模母材可根据生产批量及玻璃的种类适当选择。而在本发明中更优选碳化钨。这种情况下，可以使用实质上几乎不含粘结材料等的高纯度材料，或者也可以使用含有Co等成分的材料。特别在后者情况下，如前所述，可以通过适当选择第一或第二中间层的成分，而适宜使用。另外，为了弥补WC耐氧化性差的缺点，如前所述，在WC模的表面，设置第二中间层是极为有效的。

对于上述那样的模母材，按照所要求的光学元件形状，实施磨削、研磨等精密加工，可以把成型面的形状制成所要求的形状。

玻璃成型坯料

使用本发明的成型模，对进行加压成型的光学玻璃的组成没有特别限制。但是，由于本发明的成型模是采用化学反应性强的玻璃，即使在加压成型时，也具有防止熔合和损伤，经得住数千次的连续加压的优点，把这种玻璃应用于加压成型，能发挥特别有效的作用。可以举出，如含有合计量为20重量％以上、选自容易还原的成分Ti、W、Nb和Bi中的至少一种的玻璃；或者含有20重量％以上、玻璃的骨架成分为磷酸盐的玻璃；或者相反，含有低软化成分多的(如含有5重量％以上的氟)氟磷酸盐玻璃。

特别适于本发明的成型模使用的玻璃组成，如下所示：

(1)作为必要成分，含有P₂O₅、Nb₂O₅、WO₃、TiO₂、Bi₂O₃、Li₂O、Na₂O，合计量为25～45摩尔％的Nb₂O₅、WO₃、TiO₂、Bi₂O₃的玻璃；

(2)为上述(1)的玻璃，且P₂O₅为16～30摩尔％；

(3)为上述(1)或(2)的玻璃，且折射率nd为1.75～2.0，色散系数νd为18～30的玻璃；

(4)作为必要成分，含有P₂O₅、SiO₂及碱金属氧化物，折射率nd为1.8以上，色散系数νd为30以下；

(5)作为必要成分，含有P⁵⁺、Al³⁺、2价成分(Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺中的任意一种)、Li⁺，含F/(F+O)摩尔比为0.5以上的F^-的氟磷酸光学玻璃；

(6)为上述(5)的玻璃，且折射率nd为1.55以下，色散系数νd为75以上；

(7)作为必要成分，含P₂O₅为25摩尔％以上，BaO为20摩尔％以上，Li₂O、Na₂O、K₂O的任意一种的合计含量为3摩尔％以上的玻璃；

(8)为上述(7)的玻璃，且折射率nd为1.55～1.72，色散系数νd为57～70。

特别是，例如把上述(1)～(4)那样的高折射率、高散射的光学玻璃进行精密加压成型时，若使用以前的成型模，成型的透镜表面有发生从中心部分，向圆周方向的线状痕迹(下面称为放射伤痕)的倾向。放射伤痕的概况如图6所示。在图6中，虚线的方框为局部放大图，清楚地看出线状痕迹11。这被认为是在成型面的表面与玻璃发生反应的结果，生成物在成型模表面附着的状态下，从中心向周围延伸变形，而伤及玻璃的表面。若使用本发明的成型模时，这种倾向就被有效抑制，能够使光学元件的合格率明显提高。

本发明的成型模具有的包覆膜，比以前的成型模，能大幅度提高和模母材的密合性。另一方面，因含有的过渡金属成分，因成型的玻璃坯料的成分，有时与玻璃的化学反应性有些增强。但是即使在这种情况下，通过在玻璃成型坯料的表面，设置特定的膜，就可以抵制模和玻璃的化学反应。也就是说，在本发明中，可以使用表面含碳的膜，优选使用具有以碳为主要成分的膜的玻璃成型坯料。例如可以形成厚度为0.5～10nm的上述含碳膜。这种膜，可以使用主要以碳为原料的蒸镀、喷溅或利用碳化氢的热分解CVD、等离子分解法、化学气相蒸镀等形成。上述含碳膜，不仅能防止玻璃和模的反应，而且，因为能显著降低玻璃成型体和包覆膜的摩擦力，所以具有使玻璃成型体的脱模性再进一步提高的效果。

上述玻璃成型坯料，可以用众所周知的方法获得。本发明中最好使用预成型为预先规定的体积的玻璃成型坯料。例如，可以使用通过把熔化后固化的光学玻璃进行切断、研磨，冷加工为规定的体积，而获得的玻璃成型坯料。在本发明中更优选使用，把熔化状态的光学玻璃滴入接受模或注入接受模，预成型为所定体积的球状或双凸曲面形状的坯料。最好在将其冷却固化后，覆盖上述的含碳膜。

加压成型方法

采用本发明的成型模进行加压成型时，可以应用众所周知的加压成型方法。例如，在非活性气体气氛或真空下，把玻璃成型坯料加热至其软化温度以上，在软化的状态下，施加规定的负荷进行加压成型。玻璃成型坯料加热，使其达到约10⁶～10⁹dPa·s的粘度后，可以供给比其温度低(例如相当于玻璃坯料粘度为10⁸～10¹¹dPa·s)的成型模，或者也可以在把玻璃坯料供给成型模后，加热至约10⁷～10¹⁰dPa·s。经加压，把成型面形状复制到玻璃成型坯料上以后，可以在保持玻璃和模的成型面密合的状态下，冷却至转化温度(Tg)附近，然后脱模，把成形体取出。

[实施例]

下面，利用实施例对本发明进行更详细说明。

[实施例1-13、比较例1]

用直径20mm的圆柱形超硬合金(WC)，加工成有曲率为12mm的凹形成型面的，由上下模构成的一对用于玻璃透镜的加压成型模。用1μ以下的金刚石磨料对成型面进行了镜面研磨。接着，用喷溅法在此镜面上形成了含过渡金属成分的贵金属膜(包覆膜)。喷溅装置达到的真空度为1.3×10^-4Pa，采用RF磁控管方式。采用靶子大小为φ50.8mm，试料靶距离为150mm。成膜条件是氩气流量为20sccm，喷溅时的氩气压为0.33Pa，电压为0.2W/mm²，给与了各种膜厚所必要的成膜时间。本实施例中包覆膜的厚度为300nm。

这个模的断面示意图如图1所示。在图1中，在成型模的上膜1、下膜2的成型面上都分别有包覆膜3，通过成型模可对玻璃成型坯料4进行加压成型。

玻璃坯料使用高折射率、高散射的磷酸系列光学玻璃A(成分用摩尔％表示为：22P₂O₅-19Nb₂O₅-8WO₃-5Ti O₂-4Bi₂ O₃-20Li₂O-11Na₂O-2K₂O-4B₂O₃-3BaO-2ZnO，热物理性为：转化点温度Tg＝454℃、变形点温度Ts＝508℃、光学常数nd＝1.87427、νd＝22.37)，预先把它由玻璃熔化体注入接受模，作为预成型为双凸曲面形状的玻璃成型坯料(玻璃压片)。

图5表示用于加压成型试验的装置的概况图。在图5中，在腔体5内通过支持体6设置成型模，在成型模的四周设有加热器7，在成型模的上膜1、下膜2的成型面上都分别有包覆膜3，对成型模施加压力可对玻璃成型坯料进行加压成型。在这个装置的下模2上，如上述那样配置着经预成型的玻璃成型坯料。首先使腔内真空后，以10L/分填充氮气，然后，一边以10L/分的速度注入氮气，一边把加压成型模及玻璃成型坯料加热至变形点温度Ts+50℃，在3500N的负荷下加压成型，完成加压后，在玻璃和模密合的状态下直接冷却至250℃以下，再取出成形体(光学透镜)。

对表1所示成分的各种包覆膜，用目视评价了上述加压成型进行3000次时，成型面发生熔合和包覆膜劣化的情况。结果如表1所示。

表1中也说明了不含第二成分，仅用贵金属成分构成的金属包覆膜加压结果(比较例1)。从这个结果明确了，若使用不含第二成分的包覆膜，在连续加压的初期阶段，容易引起包覆膜剥落，反复进行加压成型之后，就不能批量生产面精度高的透镜。

表1

No.	包覆膜成分(重量％)										合计(重量％)	成型结果	膜剥落
														Mn	Cr	Ni	Co	Ti	Ir	Pt	Re	Os	Rh
	实施例1	10					70	10																10	100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例2											20					60	10			10	100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例3	30					50	10																10	100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例4											40					50		10			100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例5	50					40			10															100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例6											20	20				50				10	100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例7	20		20			40	10																10	100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例8											20	20				40	10			10	100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例9	20			20		40	10																10	100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例10											20	20				40		10		10	100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例11	20		20			40			10														10	100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例12											20				20	40			10	10	100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例13	20	10	10		10	40																	10	100	没有发生熔合、裂纹	无
比较例1																80	10			10	100	20次以后发生了熔合、裂纹	明显发生

[实施例14-26]

用和实施例1同样的成型模母材，在经过镜面研磨的成型面上形成由过渡金属合金构成的第一中间层，在其上形成包覆膜(含过渡金属成分的贵金属膜)。第一中间层、包覆膜的成分如表2所示。这个成型模的断面示意图如图2所示。在图2中，在成型模的上膜1、下膜2的成型面上都分别依次设有第一中间层8、包覆膜3，通过成型模可对玻璃成型坯料4进行加压成型。

与实施例1同样，包覆膜及第一中间层的成膜采用了喷溅法。成膜采用了与实施例1中形成包覆膜所用的同样装置、方法。装置达到的真空度为1.3×10^-4Pa，采用RF磁控管方式，靶子大小为φ50.8mm，试料靶距离为150mm。成膜条件是氩气流量为20sccm，喷溅时的氩气压为0.33Pa，电压为0.2W/mm²，给与了各种膜厚所必要的成膜时间。本实施例中包覆膜的厚度为300nm，第一中间层的厚度为50nm。

用与实施例1同样的玻璃成型坯料，用图5的装置，与上述同样进行了连续加压3000次的评价。结果如表2所示。在第一中间层上，层叠了包覆膜的成型模没有见到膜剥落等，连续加压结果良好。

表2

No.	包覆膜成分(重量％)										第一中间层成分(重量％)					成型结果	膜剥落
																		Mn	Cr	Ni	Co	Ti	Ir	Pt	Re	Os	Rh	Mn	Cr	Ni	Ti	Co
	实施例14	10					70	10			10	100																						没有发生熔合、裂纹	无
实施例15																20					60	10			10		100				没有发生熔合、裂纹	无
	实施例16	20					60	10			10			100																				没有发生熔合、裂纹	无
实施例17																20					60	10			10	60	40				没有发生熔合、裂纹	无
	实施例18	40					40			20		60		40																				没有发生熔合、裂纹	无
实施例19																40					40			20		60			40		没有发生熔合、裂纹	无
	实施例20	20					60			10	10	60																					40	没有发生熔合、裂纹	无
实施例21																20	20				40	10			10		80	20			没有发生熔合、裂纹	无
	实施例22	20			20		40	10			10		80		20																			没有发生熔合、裂纹	无
实施例23																20	20				40		10		10		80			20	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例24	20		20			40			10	10	80	10	10																				没有发生熔合、裂纹	无
实施例25																20				20	40			10	10	70	15	15			没有发生熔合、裂纹	无
	实施例26	20	10	10		10	40				10	60	20	20																				没有发生熔合、裂纹	无

[实施例27-35]

在与实施例1同样的成型模母材的经过表面研磨的成型面上形成由TiN或AlN构成的第二中间层、由Mn、Cr、Ni等过渡金属构成的第一中间层，进而，在其上形成了包覆膜(含有过渡金属成分的贵金属膜)。第一中间层、第二中间层及包覆膜的成分如表3所示。本实施例中，第二中间层中采用了过渡金属氮化物(TiN、AlN)，但并不限定于此。这个成型模的断面示意图如图3所示。在图3中，在成型模的上膜1、下膜2的成型面上都分别依次设有第二中间层9、第一中间层8、包覆膜3，通过成型模可对玻璃成型坯料4进行加压成型。

第一、第二中间层及包覆膜，与实施例1同样，用喷溅法形成。成膜采用了和实施例1形成包覆膜所用的同样装置和方法。装置达到的真空度为1.3×10^-4Pa，采用RF磁控管方式，靶子大小为φ50.8mm，试料靶距离为150mm。成膜条件是氩气流量为20sccm，喷溅时的氩气压为0.33Pa，电压为0.2W/mm²，给与了各种膜厚所必要的成膜时间。本实施例中包覆膜的厚度为300nm，第一中间层的厚度为50nm，第二中间层的厚度为1μm。

用与实施例1同样的玻璃成型坯料，用图5的装置，与上述同样进行了连续加压3000次的评价。结果如表3所示。在第一、第二中间层上，层叠了包覆膜的成型模没有见到膜剥落等，连续加压结果良好。

表3

No.	包覆膜成分(重量％)										第一中间层成分(重量％)			第二中间层成分(重量％)		成型结果	膜剥落
																		Mn	Cr	Ni	Co	Ti	Ir	Pt	Re	Os	Rh	Mn	Cr	Ni	TiN	AlN
	实施例27	10					70	10			10	100			100																			没有发生熔合、裂纹	无
实施例28																20					60	10			10		100			100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例29	40					40			20		60		40	100																			没有发生熔合、裂纹	无
实施例30																40					40			20		60	40		100		没有发生熔合、裂纹	无
	实施例31	20					60			10	10	60	20	20	100																			没有发生熔合、裂纹	无
实施例32																20	20				40	10			10		80	20	100		没有发生熔合、裂纹	无
	实施例33	20			20		40	10			10	20	80																				100	没有发生熔合、裂纹	无
实施例34																20	20				40		10		10		80	20		100	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例35	20		20			40			10	10	80	10	10																			100	没有发生熔合、裂纹	无

[实施例36-45]

用与实施例14同样的方法，用形成了有表4所示成分的第一中间层及包覆膜的成型模，进行了与前述同样的连续加压试验。用与实施例1同样的玻璃成型坯料，形成了玻璃成型坯料表面的含碳膜。含碳膜的厚度如表4所示。玻璃成型坯料表面的含碳膜利用碳化氢(乙炔)的热分解CVD法成膜。成型模及玻璃成型坯料的断面示意图如图4所示。在图4中，在成型模的上膜1、下膜2的成型面上都分别依次设有第一中间层8、包覆膜3，通过成型模可对玻璃成型坯料4进行加压成型，玻璃成型坯料4的表面上有含碳膜10。连续加压3000次的评价如表4所示。全部试样都没见到剥落和熔合，结果良好。

表4

No.	包覆膜成分(重量％)										第一中间层成分(重量％)			含碳膜厚度(nm)	成型结果	膜剥落
																	Mn	Cr	Ni	Co	Ti	Ir	Pt	Re	Os	Rh	Mn	Cr	Ni
	实施例36	10					70	10			10	100																			0.5	没有发生熔合、裂纹	无
实施例37														20					60	10			10		100		1	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例38	20					60	10			10	20																		80	2	没有发生熔合、裂纹	无
实施例39														20					60	10			10	60	40		2	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例40	40					40			20		60																		40	2	没有发生熔合、裂纹	无
实施例41														40					40			20		60	20	20	2	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例42	20	20				40	10			10		80																	20	2	没有发生熔合、裂纹	无
实施例43														20			20		40	10			10	20	80		3	没有发生熔合、裂纹	无
	实施例44	20		20			40			10	10	80	10																	10	4	没有发生熔合、裂纹	无
实施例45														20	10	10		10	40				10	60	20	20	2	没有发生熔合、裂纹	无

[工业上的可利用性]

本发明的用于玻璃光学元件的成型模及玻璃光学元件的制造方法，适宜于具有反应性强的成分的光学玻璃的加压成型。

Claims (9)

1、用于玻璃光学元件的成型模，是在成型面上有包覆膜的用于玻璃光学元件的成型模，其特征在于，

所述的包覆膜含有：

作为第一成分的选自铱、铂、钯、铑、钌、锇和铼中的至少一种，和

作为第二成分的选自锰、钴、铜、钛、钒、铌和锆中的至少一种。

2、根据权利要求1所述的用于玻璃光学元件的成型模，所述的包覆膜中第一成分的含量为40～99重量％。

3、根据权利要求1或2所述的用于玻璃光学元件的成型模，所述的包覆膜中第二成分的含量为1～60重量％。

4、根据权利要求1所述的用于玻璃光学元件的成型模，其特征在于，所述的成型模的模母材和包覆膜之间有第一中间层，第一中间层含有选自铬、锰、镍、钴、铜、钛、钒、铌、锆和钽中的至少一种。

5、根据权利要求4所述的用于玻璃光学元件的成型模，其特征在于，所述的成型模的模母材和第一中间层之间有第二中间层，第二中间层含有选自铝、硼、锰、铬、钴、铜、镍、铪、铌、钽、钛、钒和锆中的至少一种金属、上述金属的氮化物和/或碳化物、和镍磷中的至少一种。

6、根据权利要求5所述的用于玻璃光学元件的成型模，其特征在于，所述的第二中间层含有选自氮化钛、氮化铝、氮化铬、氮化硼和镍磷中的至少一种。

7、根据权利要求1所述的用于玻璃光学元件的成型模，其特征在于，所述的成型模的模母材含有碳化钨或碳化硅。

8、玻璃光学元件的制造方法，其特征在于，使用权利要求1中所述的玻璃光学元件成型模，把表面有含碳膜的玻璃成型坯料加压成型。

9、根据权利要求8所述的玻璃光学元件的制造方法，其特征在于，所述的玻璃成型坯料是由含有合计量为20重量％以上的钛、钨、铌和铋中的至少一种的光学玻璃、含有20重量％以上磷酸盐的光学玻璃、或含有5重量％以上的氟的光学玻璃构成。

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